CFD-Based Analysis of Cooling Performance for Firefighting Robots in High-Temperature Environments

본 연구는 고온 화재 환경에서 작동하는 소방로봇의 내열 및 냉각 성능을 평가하고, 제어기 온도를 60°C 이하로 유지할 수 있는 냉각 조건을 도출하기 위해 전산유체해석(CFD)을 수행하였다. 먼저, 벽면 온도 600°C의 개방 챔버 내에서 냉각이 적용되지 않은 상태에서 주요 부위의 온도 분포 및 시간에 따른 온도 상승을 정량적으로 분석하였다. 이후 노즐 개수(4개, 6개), 배치 방식(기본형, 수직형, 수평형), 유량 조건(0.3 ~ 0.5 MPa)을 변수로 설정하여 냉각 해석을 수행하였고, 복합 열전달 모델과 DPM(droplet particle model)을 적용하여 열-유동 상호작용을 반영하였다. 그 결과, 좌우 방향으로 노즐을 추가한 6개 배치(case 2)에서 최대 유량 시 제어기 온도가 56.4°C로 가장 낮아졌고, 유일하게 목표값을 만족하였다. 또한 최대 72.9°C의 온도 저감과 함께, 열전달계수 및 열전달량을 비교하여 부위별 냉각 효율을 정량적으로 평가하였다.